JP2012000232A - 粒子線治療装置および粒子線治療装置の調整方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】供給された荷電粒子ビームBecを治療計画に基づく3次元の照射形状に整形するよう荷電粒子ビームBecをそれぞれ異なる方向に走査制御する2つのスキャニング電磁石2a、2bを備えた走査電磁石2と、走査電磁石2の下流に設置され、走査電磁石2により走査された荷電粒子ビームBecが、走査電磁石2から複数のアイソセンタCa〜Ccのそれぞれに向かうように設定されたビーム軌道57a〜57cのうち、選択されたひとつのアイソセンタに向かうビーム軌道を通るように、荷電粒子ビームBecの軌道を切り替える偏向電磁石54と、を備える。
【選択図】 図15
Description
以下、本発明にかかる粒子線治療装置の実施の形態1について説明する。図1、2は本発明の実施の形態1にかかる粒子線治療装置を説明するためのもので、図1は粒子線治療装置の全体構成を示す図、図2は粒子線治療装置の機能を示すブロック図である。粒子線治療装置は、図1に示すように、加速された荷電粒子ビームBecを拡散させずに輸送するためのビーム輸送ダクト1、ビーム輸送ダクト1を挟むようにビーム輸送ダクト1の外側に配置され、輸送された荷電粒子ビームBecを走査するスキャニング電磁石2(2a,2b)、走査された荷電粒子ビームBecを取り出すためのビーム取り出し窓3、スキャニング電磁石2の下流に配置され、ビーム取り出し窓3から取り出された荷電粒子ビームBecを、以降の複数のビーム軌道(7a,7b,7c)へと切り替えるための偏向電磁石4、複数のビーム軌道(7a,7b,7c)において最終的な照射目標位置であるアイソセンタCへと荷電粒子ビームBecを偏向するための偏向電磁石5(5a、5b(7cでは不要))、及び、座位で患者Kを保持するための椅子型患者保持装置6とを備えている。
以下、本発明の実施の形態2にかかる粒子線治療装置および粒子線治療装置の調整方法について説明する。図3〜5は本発明の実施の形態2にかかる粒子線治療装置および粒子線治療装置の調整方法を説明するためのもので、図3は粒子線治療装置の全体構成を示す図、図4は粒子線治療装置の機能を示すブロック図、図5は粒子線治療装置の調整方法を示すフローチャートである。実施の形態2における粒子線治療装置では、照射形状を形作る目標照射座標(x,y,z)の点列データからビーム軌道に応じて3次元の照射制御値(Ia,Ib,Eb)を算出するための関数として実測値に基づく逆写像数式モデルf2 −1を使用すること、逆写像数式モデルの未知パラメータを設定するための機能について詳細に記載するが、他の部分については実施の形態1と同様である。また、図3においては、粒子線治療装置の調整の説明に用いない患者Kや椅子型患者保持装置6を省略している。
なお、本実施の形態2においては、キャリブレーションを実施する際の照射制御値をデータ列として読み込み、読み込んだデータ列毎に実照射をする例(図5におけるステップS100〜ステップS200)を示したが、制御値の各変数を一定間隔ごとに変化させる場合、図6に示すようなフローで実施してもよい。図6に示すフローは、図5におけるステップS100〜ステップS200に相当する部分を変形させた例を示すものであり、ステップS20以前、およびステップS210以降は図5と同様であるので記載を省略している。
上記実施の形態1、2では、スキャニング電磁石2の下流に複数のビーム軌道を設け、ビーム軌道切り替え用の偏向電磁石4により荷電粒子ビームを切り替えられるようにし、ビーム軌道ごとに必要な偏向電磁石5a,5bを設ける場合について述べた。本実施の形態3においては、偏向電磁石をビーム軌道に合わせて移動可能とし、ひとつの偏向電磁石で複数のビーム軌道に対応するようにした。図7、8は本発明の実施の形態3にかかる粒子線治療装置を説明するためのもので、図7は粒子線治療装置の構成を示す図、図8は機能を示すブロック図であり、偏向電磁石15vがビーム軌道7vに応じて移動できるようになっている。他の部分については、実施の形態1や2と同様である。
実施の形態1では、スキャニング電磁石2の下流に複数のビーム軌道を設け、ビーム軌道切り替え用の偏向電磁石4によりビーム軌道を切り替えられるようにし、ビーム軌道ごとに必要な偏向電磁石5を設ける場合について述べたが、本実施の形態4にかかる粒子線治療装置では、図10に示すように、各ビーム軌道にビーム輸送ダクト20を設けた。他の機能や構成は実施の形態1と同様であり、説明を省略する。
実施の形態3では、スキャニング電磁石2の下流に複数のビーム軌道を設け、ビーム軌道切り替え用の偏向電磁石4によりビーム軌道を切り替えられるようにし、切り替えたビーム軌道に対応して偏向電磁石15vを移動させる場合について述べたが、本実施の形態5にかかる粒子線治療装置では、図11に示すように、設定したビーム軌道に応じて移動または移動変形可能なビーム輸送ダクト30を設けた。他の機能や構成は実施の形態3と同様であり、説明を省略する。
上記実施の形態1〜5においては、ひとつの固定されたアイソセンタCに対して様々な角度から照射する(多門照射の)ための、複数の軌道を設けた例について述べてきた。しかし、所望の照射角度を実現するには、他の方法も考えられる。本実施の形態6では、所望の照射角度を実現する他の方法を示す。
図13と図14に基づいて、荷電粒子ビームの照射方向を治療計画に基づいた所望の方向に設定できることを説明する。実施の形態1〜5と同様に、荷電粒子ビームBecは、図示しない加速器で加速され、輸送ダクト1内を輸送され、走査電磁石2へと導かれる。走査電磁石2は、例えばX方向スキャニング電磁石2aとY方向スキャニング電磁石2bの組合せのように、それぞれ異なる方向に走査される。さらに荷電粒子ビームBecは輸送ダクト1を経由しビーム軌道を偏向する偏向電磁石64へと導かれる。偏向電磁石64は、基本的には実施の形態1〜5における偏向電磁石4と同様のものであるが、偏向電磁石64はビーム軸回りに回転駆動できるように構成したものであり、区別するために違う番号を用いている。輸送ダクト1は、荷電粒子ビームの散乱を防ぐため、内部を真空若しくは不活性ガスに状態を保ち、大気と区別している。したがって、このようなダクトは、できるだけ照射対象まで伸ばすことが求められているが、偏向電磁石64が回転駆動するため、偏向電磁石64とともに真空ダクトも駆動させる必要が生じる。そこで、偏向電磁石64よりも上流の部分にカップリングを設け、駆動しない輸送ダクト1と駆動する輸送ダクト61とを接続する。荷電粒子ビームは偏向電磁石64によりビーム軌道が偏向され、駆動するビームダクト61を経由し、照射基準点であるアイソセンタCに向けて照射される。
実施の形態6においては、ひとつの治療室内の一人の患者に対して照射される例について述べてきた。しかし、図14に示したそれぞれのビーム軌道に対するアイソセンタCは、別々の治療室にあってもよい。
本実施の形態8においては、複数のアイソセンタを有する例として、とくに、複数の治療室のそれぞれに導くための軌道、つまり、走査制御後に偏向電磁石で軌道が切り替えられたビームが、複数の治療室のうち選択された治療室へと導かれる例を示す。
4 ビーム切替偏向電磁石(第1の偏向電磁石)、 5 偏向電磁石 (第2の偏向電磁石)(5a 偏向電磁石(ビーム軌道7a用)、5b 偏向電磁石(ビーム軌道7b用))、15v 偏向電磁石(移動式)、 6 椅子型患者保持装置、 7 ビーム軌道(照射角度ごとに設定:7a,7va,7b,7vb,7c,7vc)、 8 照射制御部、 9 照射計画指示部、 10 ビーム測定部:10a,10b ビームプロファイルモニタ、 10c 水ファントム、 20,30、51(51a、51b、51c) ビーム輸送ダクト、 50 照射室(50a、50b、50c)、 54,64 偏向電磁石、 57 ビーム軌道(治療室ごとに設定:57a,57b,57c)。
C アイソセンタ(治療室ごとに設定:Ca、Cb、Cc)、 f1 関数、 f2 −1 逆写像数式モデル、 Ia、Ib、Eb 制御値:(Ia,Ib,Eb)照射制御値、 (x,y,z) 照射位置座標。
Claims (10)
- 供給された荷電粒子ビームを治療計画に基づく3次元の照射形状に整形するよう前記荷電粒子ビームをそれぞれ異なる方向に走査制御する2つのスキャニング電磁石を備えた走査電磁石と、
前記走査電磁石の下流に設置され、前記走査電磁石により走査された荷電粒子ビームが、前記走査電磁石から複数のアイソセンタのそれぞれとの間に設定されたビーム軌道のうち、選択されたひとつのビーム軌道を通るように、前記荷電粒子ビームの軌道を切り替える偏向電磁石と、
を備えたことを特徴とする粒子線治療装置。 - 前記偏向電磁石は、ビーム切替電磁石であることを特徴とする請求項1に記載の粒子線治療装置。
- 前記偏向電磁石は、ビーム軸回りに回転駆動することを特徴とする請求項1に記載の粒子線治療装置。
- 前記偏向電磁石から前記複数のアイソセンタのそれぞれとの間には、前記設定されたビーム軌道のそれぞれに対応する輸送ダクトを設けたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の粒子線治療装置。
- 前記輸送ダクトは、前記偏向電磁石の駆動とともに駆動するダクトと駆動しないダクトとがカップリングによって繋がって構成されていることを特徴とする請求項4に記載の粒子線治療装置。
- 前記ビーム軌道毎に移動するアイソセンタに対応して、位置を変化させる患者台を備えることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の粒子線治療装置。
- 前記3次元の照射形状を形作る照射位置座標を、前記選択されたビーム軌道に応じて設定された関数を用いて変換し、変換して得られた制御値を用いて前記走査電磁石および前記荷電粒子ビームのエネルギーを制御する照射制御部、
を備えたことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の粒子線治療装置。 - 前記ビーム軌道に応じて設定された関数として、
前記走査電磁石への2次元の制御値および前記荷電粒子ビームのエネルギーの制御値からなる照射制御値と、前記照射制御値を用いて制御された前記荷電粒子ビームの前記選択されたアイソセンタ部における実照射位置座標の測定値とから得られた照射位置座標から照射制御値への逆写像数式モデルを使用することを特徴とする請求項7に記載の粒子線治療装置。 - 請求項7に記載の粒子線治療装置の調整方法であって、
前記照射制御部が、
ビーム軌道を設定し、設定したビーム軌道に対応して前記粒子線治療装置から照射された荷電粒子ビームの照射位置座標を測定するビーム測定部を設置するステップと、
それぞれ異なる複数の照射制御値を読込むステップと、
読込んだ照射制御値にしたがって前記ビーム測定部に対して荷電粒子ビームを照射し、前記荷電粒子ビームの照射位置座標を測定するステップと、
測定した照射位置座標の複数の測定結果と前記複数の照射制御値との組合せから、前記逆写像数式モデルの未知パラメータを設定するステップと、
を含む粒子線治療装置の調整方法。 - それぞれ異なる複数の照射制御値を読込むステップと、
読込んだ照射制御値にしたがって実照射された荷電粒子ビームの選択されたアイソセンタ部における実照射位置座標を測定するステップと、
測定した実照射位置座標の複数の測定結果と前記複数の照射制御値との組合せから、前記逆写像数式モデルの未知パラメータを設定するステップと、
を実行する逆写像算出部を備えたことを特徴とする請求項8に記載の粒子線治療装置。
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